ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЙ МАНОМЕТР ВО ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ Российский патент 2021 года по МПК G01L7/04 G01L19/14 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для контроля давления газообразных и жидких веществ в производственных и иных процессах во взрывоопасных условиях окружающей среды.

Из уровня техники известен электроконтактный манометр во взрывозащищенной оболочке, предназначенный для контроля давления жидких и газообразных сред, конструкция которого включает корпус с чувствительным элементом в виде трубчатой пружины с передаточным механизмом и держателем для трубчатой пружины (Мулёв Ю.В. Манометры. Механические приборы для измерения и контроля давления. М.:Спецкнига, 2017, с. 273).

Недостаток известного устройства проявляется в высокой массивности взрывозащищенной оболочки, неудобства практической эксплуатации данного устройства.

Известен электроконтактный манометр во взрывозащищенной оболочке, в котором держатель через отверстие в стенке корпуса монтируется с чувствительным элементом (Мулёв Ю.В. Манометры. Механические приборы для измерения и контроля давления. М.: Спецкнига, 2017, с. 277).

Недостаток проявляется в сложности обеспечения герметичности верхнего держателя с корпусом.

Известен манометр, содержащий корпус с поясом жесткости и держатель, выполненный из двух частей: внутренней и внешней, при этом внутренняя часть заходит в корпус (монтируется внутри корпуса), а внешняя часть устанавливается на внутреннюю часть, выходящую за корпус. Корпус укреплен изнутри ребрами жесткости. Внутренняя часть имеет упорную площадку и опирается на ребра жесткости. В месте монтажа внешней части держателя предусмотрен выход, усиленный толщиной корпуса и (или) дополнительными ребрами жесткости. Пояс жесткости имеют дополнительное соединение с корпусом упорами (KR 20-2008-0003028, 01.08.2008).

Описанная выше конструкция манометра предполагает наличие достаточно большого (крупного) отверстия под внутреннюю часть держателя, которое затем необходимо герметизировать по периметру (или окружности), при этом из-за большой длины окружности, по которой надо герметизировать, существует высокий риск, что при взрыве произойдет разрушение манометра, следовательно, данный манометр обладает низкой надежностью при работе в условиях взрывоопасности. Кроме того, такая конструкция держателя, по типу «один в другом», фиксирует один одинаковый участок трубки (участок трубки, являющейся продолжением чувствительного элемента), при этом участок изгиба трубки в корпусе остается незащищенный.

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является манометр электроконтактный взрывозащищенный, включающий корпус и обечайку, кожух электроввода, составной держатель с чувствительным элементом. Крепление кожуха электроввода к корпусу осуществляется болтами. Болты монтируются изнутри корпуса. Стекло в обечайке монтируется неразъемным соединением. В конструкции стекло прибора опирается на корпус. С целью снижения себестоимости прибора и повышения технологичности сборки держатель манометра изготавливается из двух частей: головки, к чему крепится трубчатая пружина и передаточный механизм - из цветного металла, традиционно применяемого для этих целей и тела держателя манометра, где может применяться менее ценный металл или другой материал с соответствующими механическими свойствами. Крепление головки к телу держателя осуществляется резьбовым соединением (RU 163269, 10.07.2016).

В предлагаемой конструкции держатель манометра может изготавливаться из проката меньшего ряда. Так, например, для держателя с выходной резьбой М20х1,5 применяется прокат 14×14. Выход резьбы требуемого размера манометра обеспечивается резьбовой втулкой с задаваемыми размерами. На держатель, его присоединительный штуцер, монтируется втулка с двухсторонней резьбой, внутренней и внешней.

Недостатком конструкции является недостаточная надежность при работе в условиях взрывоопасности из-за сложности герметизации держателя с корпусом.

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в повышении взрывозащищенности и надежности (расширении арсенала) конструкций устройств для контроля давления газообразных и жидких веществ в производственных и иных процессах во взрывоопасных условиях окружающей среды, которые устраняли бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в повышении надежности эксплуатации манометра в условиях взрывоопасности за счет обеспечения герметичности соединения верхнего и нижнего держателей и взрывозащищенности соединения держателей с корпусом без большого усложнения конструкции и при сохранении удобства использования.

Указанный технический результат достигается в манометре электроконтактном взрывозащищенном, включающим корпус и обечайку, кожух электроввода, составной держатель с трубкой Бурдона (чувствительный элемент).

Составной держатель состоит из нижней части и верхней части, которая установлена внутри корпуса с выводной трубкой, а нижняя часть держателя смонтирована на выводной трубке снаружи корпуса и загерметизирована с выводной трубкой на внешнем его выходе, при этом в корпусе под выводную трубку выполнено отверстие с диаметром, соответствующим диаметру выводной трубки.

Трубка Бурдона (чувствительный элемент) связана с выводной трубкой через верхний держатель.

В верхнем держателе выполнен сквозной канал, один выход которого состыкован с одной стороной трубки Бурдона, а второй выход - состыковывается с выводной трубкой, при этом, место стыковки трубки Бурдона и выходной трубки с верхним держателем надежно заваривается.

За счет того, что держатель раздельный и не монтируется в отверстие в корпусе, то отверстие в корпусе минимальное (маленькое), соответственно, щель, которая подвергается герметизации также минимальна, и, следовательно, степень взрывозащиты корпуса выше (разрушить при взрыве манометр будет сложнее). В результате, применение выводной трубки, обеспечивающей соединение измерительного элемента-трубки Бурдона с входом измеряемой среды с использованием верхнего держателя, а также обеспечение гарантированности герметичности при проходе через корпус и через нижний держатель, существенно повышает взрывозащищенность конструкции.

Таким образом, выше надежность работы заявленного манометра в условиях взрывоопасного производства.

Кроме того, высокая надежность работы заявленного манометра в условиях взрывоопасного производства также достигается и за счет соединения трубки Бурдона и выводной трубки верхней частью держателя. Как правило, в известных манометрах участок соединения трубки Бурдона и выводной трубки - угловой и является самым механически слабым (хрупким) участком, поэтому подвержен разрушению в случае возникновения взрыва. Замена в настоящем решении углового участка соединения трубки Бурдона и выводной трубки верхним держателем с внутренним угловым каналом для подсоединения к выходам канала трубки Бурдона и выводной трубки существенно усиливает прочность углового участка, являющегося переходом трубки бурдона и выводную трубку, что приводит к повышению надежности эксплуатации манометра в условиях взрывоопасности (то есть, угловой участок перехода трубки Бурдона в выводную трубку замоноличен в массивном литом верхнем держателе, что повышает прочность данного участка и, как следствие, надежность работы манометра).

Дополнительно выводная трубка на выходе из нижней части составного держателя монтируется с (имеет) выступом, а корпус укреплен изнутри ребрами жесткости, при этом верхняя часть составного держателя установлена внутри корпуса с упорной площадкой и имеет опору на ребра жесткости, а в месте монтажа нижней части составного держателя предусмотрен выход для обеспечения механической прочности соединения нижней части держателя с тонкостенным корпусом, данный выход усилен толщиной корпуса и/или дополнительными ребрами жесткости и к нему крепится нижняя часть держателя. Таким образом повышается взрывозащищенность манометра путем совершенствования узла соединения корпуса с держателем, а также его механическая прочность и эксплуатационные характеристики. При минимальной толщине стенок корпуса механическая прочность обеспечивается ребрами жесткости, устанавливаемыми как на плоскостях торца корпуса, его стенках, так и на переходе между его стенками и торцом, причем корпус выполняет роль взрывозащищающей оболочки и при такой конструкции имеет достаточную механическую прочность, а также позволяет минимизировать металлоемкость при минимальной толщине стенки и достаточной корпуса. Наличие в торцевой части корпуса упорной площадки в определенном положении обеспечивает фиксирование (позиционирование) верхней части держателя от возможного перемещения, а исполнение упорной площадки в виде ребер жесткости, соединяющих стенки и торец корпуса, упростить конструкцию манометра.

Дополнительно корпус и обечайка соединены резьбой М96…110 с шагом 1,0…2,5 и имеют пояса жесткости, имеющие дополнительное соединение с корпусом и обечайкой упорами, при этом соприкасаемые пояса корпуса и обечайки имеют взаимопроникающие поверхности. Путем монтажа корпуса и обечайки резьбовым соединением с параметрами М96…110 с шагом 1,0…2,5 решается задача соединения корпуса и обечайки с зазором, не превышающим нормированные (определенные) значения. Соединения фланец-фланец очень металлоемки. Таким образом снижается металлоемкость конструкции и повышается взрывозащищенность оболочки. Путем изготовления (монтажа) на корпусе манометра и на обечайке поясов жесткости обеспечивается жесткость резьбового соединения большого диаметра при тонкостенной конструкции (обеспечивается жесткости тонкостенной конструкции). Пояса могут быть как отдельно расположенными на поверхности, так и соприкасаемые, что может повысить взрывозащищенность конструкции. С целью увеличения площади соприкосновения поясов жесткости корпуса и обечайки выполнены взаимосязанными, т.е. выпуклость одного пояса компенсируется впадиной другого. Таким образом увеличивается длина щелевого зазора, что повышает взрывозащищенность конструкции. Дополнительную жесткость конструкции и механическую прочность при несущественном увеличении металлоемкости обеспечат соединения поясов жесткости с корпусом и обечайкой упорами.

Дополнительно соединение корпуса и кожуха электроввода осуществлено с помощью лабиринтного перехода, что увеличивает длину щели и повышает контролированность щелевого зазора. Таким образом происходит совершенствование (увеличение длины и гарантированности зазоров (допусков) взрывонепроницаемой щели. Изготовление плоскости (стенок) лабиринтного перехода наклонными повышает технологичность производства данного манометра и улучшает удобство эксплуатации. Однако при производстве лабиринтного перехода с наклонными плоскостями (стенками) возможно появление зазора в торцевых плоскостях этого уплотнения, что компенсируется за счет уплотнения торцов лабиринтного перехода с помощью дополнительных тонкостенных прокладок.

Кожух электроввода может быть выполнен с фланцем, имеющим выборки металла для снижения его металлоемкости (его облегчения), при этом усиленными остаются габаритные стенки и места резьбового крепления.

Обечайка смонтирована со стеклом неразъемным соединением. Неразъемность соединения стекла в обечайке повышает взрывозащищенность конструкции манометра. Стекло в корпусе имеет выемку для посадки в обечайку за счет чего достигается увеличение длины соединения стекло-обечайка. В конструкции стекло манометра опирается на корпус, что существенно упрощает конструкцию манометра. Стекло может иметь выемку для посадки в корпус, что увеличивает длину взрывозащищающей щели соединения обечайка-корпус посредством осуществления впуском стекла внутрь корпуса.

Традиционно корпуса манометров имеют цилиндрическую форму одного диаметра. Но в торцевой части корпуса, где размещается чувствительный элемент, такого диаметра корпус не актуален. Посему с целью снижения металлоемкости и оптимизации конструкции диаметр корпуса взрывозащищенного манометра в месте установки чувствительного элемента уменьшается, то есть в части размещения трубки Бурдона корпус имеет сужение до меньшего диаметра.

Дополнительно крепление кожуха электроввода к корпусу осуществляется болтами, что позволяет в промышленных условиях оперативно демонтировать конструкцию и, как следствие, повышает удобство обслуживания манометра. Болты монтируются изнутри корпуса и имеют потайную головку. Технологически конструкция упрощается, когда болты, могут использоваться стандартные, они монтируются изнутри корпуса. При использовании болтов с потаенной головкой внутри корпуса увеличивается рабочее пространство. Монтаж болтов осуществляется через резьбу в корпусе, в этом случае монтаж более практичен. Однако для сохранения механической прочности болтового соединения при тонкостенной конструкции корпуса монтаж болтов может осуществляться на усиленных площадках.

В манометре под кожухом может устанавливаться штатный электроразъем, что снижает трудоемкость схемы монтажа электрических линий в винтовые/болтовые соединения в промышленных условиях и обеспечивает удобство эксплуатации.

Крепление таблички с информацией о приборе на корпусе прибора - достаточно трудоемкая операция. Гораздо технологичнее размещение информации о приборе в виде таблички печатью на боковой поверхности корпуса. Нанесение информации на стенки корпуса обеспечивается лазерной печатью.

Таким образом, благодаря заявленной конструкции изобретения достигается технический результат, в том числе и повышение эксплуатационных характеристик манометра и безопасность использования без большого усложнения его конструкции и технологического изготовления с увеличение прочностных характеристик.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен манометр с соединенными трубкой Бурдона и выводной трубкой посредством верхней части держателя с внутренним угловым каналом; на фиг. 2 - манометр с установленными верней и нижней частями держателя; на фиг. 3 - манометр с собранным держателем.

Манометр электроконтактный взрывозащищенный включает корпус 4 (взрывозащищенная оболочка, укрепленная изнутри ребрами жесткости и выполненная цилиндрической) и обечайку с неразъемным с ней стеклом, кожух электроввода, составной держатель с трубкой Бурдона 2, переходящую в выводную трубку 3, имеющую выступ. Корпус 4 и обечайка соединены резьбой М96…110 с шагом 1,0…2,5 и имеют пояса жесткости, в месте соприкосновения поясов корпуса 4 и обечайки образуются взаимопроникающие поверхности. Пояса жесткости имеют дополнительное соединение с корпусом 4 и обечайкой упорами. В части размещения трубки Бурдона 2 корпус 4 имеет сужение до меньшего диаметра. В корпусе 4 под выводную трубку 3 выполнено отверстие с диаметром, соответствующим диаметру трубки Бурдона 2.

Соединение корпуса 4 и кожуха электроввода осуществлено с помощью лабиринтного перехода, плоскости которого выполнены наклонными, при этом торцы лабиринтного перехода уплотнены с помощью дополнительных тонкостенных прокладок, а кожух электроввода выполнен с фланцем, имеющим выборки металла.

Составной держатель состоит из нижней части 5 и верхней части 1, которая установлена внутри корпуса с выводной трубкой 3, а нижняя часть 5 держателя смонтирована на выводной трубке 3 снаружи корпуса и загерметизирована с выводной трубкой 3 на внешнем его выходе. На фиг. 3 показаны места сварки 6. Трубка Бурдона соединяется с выводной трубкой верхней частью держателя 1 с внутренним сквозным каналом 7. Места соединения трубки Бурдона 2 и выводной трубки 3 с соответствующими им выходами внутреннего канала верхней части 1 держателя надежно запаиваются.

Верхняя часть 1 составного держателя установлена внутри корпуса 4 с упорной площадкой и имеет опору на ребра жесткости, а в месте монтажа нижней части 5 составного держателя предусмотрен выход, усиленный толщиной корпуса и/или дополнительными ребрами жесткости.

Измерение давления производится с помощью чувствительного элемента - трубки Бурдона, которая может иметь эллиптическое или овальное сечение, согнутая по дуге и запаянная с одного конца. Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации трубки Бурдона.

Измеряемое давление подается во внутреннюю полость трубки Бурдона, один конец которой загерметизирован (свободен), а второй соединен с одним выходом внутреннего канала верхнего держателя.

Давление действует на внутренние поверхности трубки Бурдона. Из-за разности площадей, на которые воздействует давление среды, трубка Бурдона стремиться распрямиться, то есть при увеличении давления трубка Бурдона разгибается, а, при уменьшении - сгибается.

Это приводит к перемещению свободного конца трубки, который через тягу соединен с зубчатым сектором (не показано), воздействующим на шестерню со стрелкой. Положение стрелки с помощью нанесенной на манометр шкалы интерпретируется в величину показаний избыточного давления.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для контроля давления газообразных и жидких веществ в производственных и иных процессах во взрывоопасных условиях окружающей среды. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации манометра в условиях взрывоопасности за счет обеспечения герметичности соединения верхнего и нижнего держателей и взрывозащищенности соединения держателей с корпусом без большого усложнения конструкции и при сохранении удобства использования. Манометр электроконтактный взрывозащищенный включает корпус и обечайку, кожух электроввода, составной держатель с трубкой Бурдона (чувствительный элемент), выводную трубку. Составной держатель состоит из нижней части и верхней части, которая установлена внутри корпуса с выводной трубкой, а нижняя часть держателя смонтирована на выводной трубке снаружи корпуса и загерметизирована с выводной трубкой на внешнем его выходе, при этом в корпусе под выводную трубку выполнено отверстие с диаметром, соответствующим диаметру выводной трубки. Трубка Бурдона (чувствительный элемент) связана с выводной трубкой через верхнюю часть держателя. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Манометр электроконтактный взрывозащищенный, включающий корпус и обечайку, кожух электроввода, составной держатель с трубкой Бурдона, соединенной с выводной трубкой, отличающийся тем, что составной держатель состоит из нижней части и верхней части, которая установлена внутри корпуса, а нижняя часть держателя смонтирована на выводной трубке снаружи корпуса и загерметизирована с выводной трубкой на внешнем его выходе, при этом трубка Бурдона соединена с выводной трубкой через верхнюю часть держателя, а в корпусе под выводную трубку выполнено отверстие с соответствующим ей диаметром.

2. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что выводная трубка на выходе из нижней части составного держателя имеет выступ.

3. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что корпус укреплен изнутри ребрами жесткости.

4. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть составного держателя установлена внутри корпуса с упорной площадкой и имеет опору на ребра жесткости, а в месте монтажа нижней части составного держателя предусмотрен выход, усиленный толщиной корпуса и/или дополнительными ребрами жесткости.

5. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что корпус и обечайка соединены резьбой М96…110 с шагом 1,0…2,5 и имеют пояса жесткости.

6. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 5, отличающийся тем, что соприкасаемые пояса корпуса и обечайки имеют взаимопроникающие поверхности.

7. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 5, отличающийся тем, что пояса жесткости имеют дополнительное соединение с корпусом и обечайкой упорами.

8. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что соединение корпуса и кожуха электроввода осуществлено с помощью лабиринтного перехода.

9. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 8, отличающийся тем, что плоскости лабиринтного перехода выполнены наклонными.

10. Манометр взрывозащищенный по п. 9, отличающийся тем, что торцы лабиринтного перехода уплотнены с помощью дополнительных тонкостенных прокладок.

11. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что кожух электроввода выполнен с фланцем, имеющим выборки металла.

12. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что обечайка смонтирована со стеклом неразъемным соединением.

13. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен цилиндрическим и в части размещения трубки Бурдона имеет сужение до меньшего диаметра.

14. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что стекло имеет выемку для посадки в обечайку.

15. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что стекло имеет проточку для входа внутрь корпуса.

16. Манометр электроконтактный взрывозащищенный по п. 1, отличающийся тем, что в верхнем держателе выполнен сквозной канал, один выход которого состыкован с одной стороной трубки Бурдона, а второй выход состыковывается с выводной трубкой.